專利名稱：一種高強度氧化鋁陶瓷金屬化膏劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于真空電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高強度氧化鋁陶瓷金屬化膏劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
氧化鋁陶瓷是結(jié)構(gòu)陶瓷中應(yīng)用最廣泛的一種陶瓷。由于氧化鋁陶瓷在高頻下具有優(yōu)良的電氣性能，其介電常數(shù)低、體積電阻大、強度高、而且耐磨和耐沖擊強度大，可以說幾乎囊括了電子器件絕緣材料應(yīng)當(dāng)具備的所有優(yōu)良性能。但由于陶瓷是良好的絕緣材料，通常的焊料不能對其浸潤，因而不能實現(xiàn)與金屬材料的直接封接。解決的辦法是先在陶瓷封接處的表面牢固形成一層金屬薄膜，然后，利用這層金屬薄膜與金屬材料封接，在陶瓷表面形成金屬薄膜的過程被稱為金屬化，也叫一次金屬化。隨著封接技術(shù)的日益成熟和完善以及新材料的出現(xiàn)和應(yīng)用，陶瓷金屬封接已經(jīng)超越了電子管領(lǐng)域而伸入到半導(dǎo)體、集成電路等其他電子學(xué)以及光電源、激光、原子能、高能物理、能源等許多領(lǐng)域。陶瓷——金屬封接工藝可分為固相、氣相和液相工藝。由于封接強度、生產(chǎn)一致性以及連續(xù)性設(shè)備技術(shù)復(fù)雜造成操作困難等缺點的限制，在工業(yè)和大規(guī)模生產(chǎn)中，世界各國均采用液相工藝中的活化Mo-Mn法來進行陶瓷表面的金屬化。金屬化所采用的原料及其配方是金屬化質(zhì)量的關(guān)鍵，Mo-Mn法是通過在Mo粉中加入玻璃相組分，混合均勻后與粘結(jié)劑制成金屬化膏，將金屬化膏均勻涂在需要金屬化的區(qū)域，于濕氫條件下在145(T160(TC進行燒結(jié)，在陶瓷封接處形成一層金屬薄膜。其主要機理是利用玻璃相的遷移，在燒結(jié)過程中，金屬化層首先形成玻璃相并向陶瓷遷移，同時，隨著鑰粉的燒結(jié)，玻璃相也填充其中，與鑰緊密結(jié)合。目前存在的問題是:金屬化層太薄，在玻璃相過少時，鑰很難燒結(jié)或強度不足，從而引起光板、掉粉等問題。在玻璃相過多時，則會造成鍍鎳困難。面玻璃相的多少除了與金屬化燒結(jié)溫度、保溫時間、燒結(jié)裝填密度有關(guān)外，更是與金屬化膏劑有關(guān)，還會造成金屬化過程不易控制。同時，由于使用廠家的封裝工藝不同，在封裝的過程中，氧化鋁陶瓷會產(chǎn)生局部應(yīng)力，因此，對氧化鋁陶瓷抗折強度的要求也越來越高，這就要求對于密度大于3.7以上的氧化鋁陶瓷也要有很高的強度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種適合于95氧化鋁陶瓷使用的、金屬化合格率高、封接強度好的高強度氧化鋁陶瓷金屬化膏劑及其制備方法。本發(fā)明的高強度氧化鋁陶瓷金屬化膏劑按照重量百分比由下述物質(zhì)構(gòu)成:
70 85%的鑰粉、5 15%的錳粉、5 15%的AL2O3粉、5 10%的二氧化硅粉、0.2 1.2%的氧
化鈣、0.2 1.5%的氧化鎂、0.2 1.5%的氧化鋯粉、0.2 1.0%的二氧化鈦粉。上述高強度氧化鋁陶瓷金屬化膏劑的制備方法是:
1、按以上比例取鑰粉、錳粉、AL2O3粉、二氧化硅粉、氧化鈣、氧化鎂、氧化鋯粉和二氧化鈦粉分別放入烘箱，在io(nio°c的溫度下烘干廣2小時；
2、將鑰粉放入球磨機中，按照鑰粉重量的40飛0%加入無水乙醇，加入氧化鋁球，氧化鋁球的直徑為Φ6 Φ10，氧化鋁球與鑰粉的重量比為1:1，研磨2Γ48小時，使鑰粉平均粒度達到1.5^2.Ομ m，然后，在ΚΚΓ ΙΟ 的溫度下烘干，篩除氧化鋁球，得到平均粒度為1.5 2.Ομπι的鑰粉；
3、將錳粉、AL2O3粉、二氧化硅粉、氧化鈣、氧化鎂、氧化鋯粉和二氧化鈦粉放入球磨機中，加入氧化鋁球，氧化鋁球的直徑為Φ6 Φ10，氧化鋁球與上述物料的重量比為1:1，研磨4飛小時，加入磨好的鑰粉，繼續(xù)研磨36 48小時，篩除氧化鋁球，得到上述物料的混粉；
4、將混粉加入到混合金屬化膏劑的球磨機中，再向混粉中加入粘結(jié)劑，混粉與粘結(jié)劑的重量比例為3飛:1，加入氧化鋁球，氧化鋁球的直徑為Φ6 Φ10，氧化鋁球與上述物料的重量比為1:1，研磨2Γ48小時，篩除氧化鋁球，得到金屬化膏劑。所述的粘結(jié)劑由3 4%的乙基纖維素和96、7%的松油醇構(gòu)成。

本發(fā)明的優(yōu)點是，本發(fā)明利用二氧化鈦和氧化鋯都能與氧化鋁在較低溫度下發(fā)生固相反應(yīng)的性質(zhì)，通過在金屬化膏粉組合物中同時添加二氧化鈦和氧化鋯來提高金屬化層對95氧化鋁陶瓷的浸潤性，而且，二氧化鈦還能促進鑰粉的燒結(jié)，因而提高了 95—AL2O3陶瓷與金屬封接件的封接強度，在降低了燒結(jié)溫度的同時，拓寬了燒結(jié)溫度范圍，經(jīng)二次金屬化后，金屬薄膜三點平均抗拉強度達到300MPa以上，一次金屬化合格率達到98%以上。
具體實施例方式實施例1:
1.1、取840g鑰粉、50g錳粉、50g AL2O3粉、50g 二氧化硅粉、2g氧化鈣、2g氧化鎂、2g氧化鋯粉、4g 二氧化鈦粉分別放入烘箱，在100°C的溫度下烘干2小時；
1.2、將鑰粉放入球磨機中，加入無水乙醇336g，加入氧化鋁球，氧化鋁球的直徑為φ6 φ10，氧化鋁球與鑰粉的重量比為1:1，研磨24小時，使鑰粉平均粒度達到1.5^2.Ομm，然后，在100°C的溫度下烘干，篩除氧化鋁球，得到平均粒度為1.5^2.Ομπι的鑰粉；
1.3、將錳粉、AL2O3粉、二氧化硅粉、氧化鈣、氧化鎂、氧化鋯粉和二氧化鈦粉放入球磨機中，加入氧化鋁球，氧化鋁球的直徑為Φ6 Φ 10，氧化鋁球與上述物料的重量比為1:1，研磨6小時，加入磨好的鑰粉，繼續(xù)研磨36小時，篩除氧化鋁球，得到上述物料的混粉；
1.4、將混粉加入到專門用于混合金屬化膏劑的球磨機中，再向混粉中加入粘結(jié)劑333.3g，粘結(jié)劑由3%的乙基纖維素和97%的松油醇構(gòu)成，加入氧化鋁球，氧化鋁球的直徑為Φ6 Φ10，氧化鋁球與上述物料的重量比為1:1，研磨24小時，篩除氧化鋁球，得到金屬化膏劑。實施例2:
2.1、取700g鑰粉、150g錳粉、59g AL2O3粉、50g 二氧化硅粉、12g氧化鈣、12g氧化鎂、15g氧化鋯粉、2g 二氧化鈦粉分別放入烘箱，在110°C的溫度下烘干I小時；
2.2、將鑰粉放入球磨機中，加入無水乙醇420g，加入氧化鋁球，氧化鋁球的直徑為φ6 φ10，氧化鋁球與鑰粉的重量比為1:1，研磨48小時，使鑰粉平均粒度達到1.5^2.Ομm，然后，在110°C的溫度下烘干，篩除氧化鋁球，得到平均粒度為1.5^2.Ομπι的鑰粉；
2.3、將錳粉、AL2O3粉、二氧化硅粉、氧化鈣、氧化鎂、氧化鋯粉和二氧化鈦粉放入球磨機中，加入氧化鋁球，氧化鋁球的直徑為Φ6 Φ 10，氧化鋁球與上述物料的重量比為1:1，研磨4小時，加入磨好的鑰粉，繼續(xù)研磨48小時，篩除氧化鋁球，得到上述物料的混粉；
2.4、將混粉加入到專門用于混合金屬化膏劑的球磨機中，再向混粉中加入粘結(jié)劑200g，粘結(jié)劑由4%的乙基纖維素和96%的松油醇構(gòu)成，加入氧化鋁球，氧化鋁球的直徑為Φ6 Φ10，氧化鋁球與上述物料的重量比為1:1，研磨36小時，篩除氧化鋁球，得到金屬化膏劑。實施例3:
3.1、取700g鑰粉、50g錳粉、150g AL2O3粉、60g 二氧化硅粉、IOg氧化鈣、IOg氧化鎂、IOg氧化鋯粉、IOg 二氧化鈦粉分別放入烘箱，在105°C的溫度下烘干1.5小時；
3.2、將鑰粉放入球磨機中，加入無水乙醇350g，加入氧化鋁球，氧化鋁球的直徑為φ6 φ10，氧化鋁球與鑰粉的重量比為1:1，研磨40小時，使鑰粉平均粒度達到1.5^2.0μm，然后，在105°C的溫度下烘干，篩除氧化鋁球，得到平均粒度為1.5^2.Ομπι的鑰粉；
3.3、將錳粉、AL2O3粉、二氧化硅粉、氧化鈣、氧化鎂、氧化鋯粉和二氧化鈦粉放入球磨機中，加入氧化鋁球，氧化鋁球的直徑為Φ6 Φ 10，氧化鋁球與上述物料的重量比為1:1，研磨5小時，加入磨好的鑰粉，繼續(xù)研磨40小時，篩除氧化鋁球，得到上述物料的混粉；
3.4、將混粉加入到專門用于混合金屬化膏劑的球磨機中，再向混粉中加入粘結(jié)劑250g，粘結(jié)劑由3.5%的乙基纖維素和96.5%的松油醇構(gòu)成，加入氧化鋁球，氧化鋁球的直徑為Φ6 Φ10，氧化鋁球與上述物料的重量比為1:1，研磨48小時，篩除氧化鋁球，得到金屬化膏劑。實施例4:
4.1、取740g鑰粉、60g錳粉、62g AL2O3粉、IOOg 二氧化硅粉、8g氧化鈣、IOg氧化鎂、12g氧化鋯粉、8g 二氧化鈦粉分別放入烘箱，在100°C的溫度下烘干1.5小時；
4.2、將鑰粉放入球磨機中，加入無水乙醇370g，加入氧化鋁球，氧化鋁球的直徑為φ6 φ10，氧化鋁球與鑰粉的重量比為1:1，研磨35小時，使鑰粉平均粒度達到1.5^2.0μm，然后，在110°C的溫度下烘干，篩除氧化鋁球，得到平均粒度為1.5^2.Ομπι的鑰粉；
4.3、將錳粉、AL2O3粉、二氧化硅粉、氧化鈣、氧化鎂、氧化鋯粉和二氧化鈦粉放入球磨機中，加入氧化鋁球，氧化鋁球的直徑為Φ6 Φ 10，氧化鋁球與上述物料的重量比為1:1，研磨5小時，加入磨好的鑰粉，繼續(xù)研磨40小時，篩除氧化鋁球，得到上述物料的混粉；
4.4、將混粉加入到專門用于混合金屬化膏劑的球磨機中，再向混粉中加入粘結(jié)劑300g，粘結(jié)劑由3%的乙基纖維素和97%的松油醇構(gòu)成，加入氧化鋁球，氧化鋁球的直徑為Φ6 Φ10，氧化鋁球與上述物料的重量比為1:1，研磨40小時，篩除氧化鋁球，得到金屬化膏劑。

使用絲網(wǎng)印刷機對20只采用等靜壓方法制成的95氧化鋁瓷管用本發(fā)明金屬化膏劑進行印刷，控制厚度在3(Γ40μπι，然后于150°C烘干，控制濕氫露點溫度于143(Tl520°C進行燒結(jié)，保溫40分鐘，鍍鎳以硫酸鎳為主鹽，保證鎳層厚度為5 μ m左右，經(jīng)二次金屬化后得成品，檢測20件三點平均抗拉強度為303 320MP a。
權(quán)利要求
1.一種高強度氧化鋁陶瓷金屬化膏劑，其特征在于，它是按照重量百分比由下述物質(zhì)構(gòu)成: 70 85%的鑰粉、5 15%的錳粉、5 15%的AL2O3粉、5 10%的二氧化硅粉、0.2 1.2%的氧化鈣、0.2 1.5%的氧化鎂、0.2 1.5%的氧化鋯粉、0.2 1.0%的二氧化鈦粉。
2.一種如權(quán)利要求1所述的高強度氧化鋁陶瓷金屬化膏劑的制備方法，其特征在于，它按下述步驟進行: (1)按以上比例取鑰粉、錳粉、AL2O3粉、二氧化硅粉、氧化鈣、氧化鎂、氧化鋯粉和二氧化鈦粉分別放入烘箱，在io(nio°c的溫度下烘干廣2小時； (2)將鑰粉放入球磨機中，按照鑰粉重量的4(Γ60%加入無水乙醇，加入氧化鋁球，氧化鋁球的直徑為Φ6 Φ10，氧化鋁球與鑰粉的重量比為1:1，研磨2Γ48小時，使鑰粉平均粒度達到1.5^2.Ομπι,然后，在10(Γ110 的溫度下烘干，篩除氧化鋁球，得到平均粒度為1.5 2.Ομπι的鑰粉； (3)將錳粉、AL2O3粉、二氧化硅粉、氧化鈣、氧化鎂、氧化鋯粉和二氧化鈦粉放入球磨機中，加入氧化鋁球，氧化鋁球的直徑為Φ6 Φ 10，氧化鋁球與上述物料的重量比為1:1，研磨4飛小時，加入磨好的鑰粉，繼續(xù)研磨36 48小時，篩除氧化鋁球，得到上述物料的混粉； (4)將混粉加入到混合金屬化膏劑的球磨機中，再向混粉中加入粘結(jié)劑，混粉與粘結(jié)劑的重量比例為3飛:1，加入氧化鋁球，氧化鋁球的直徑為Φ6 Φ 10，氧化鋁球與上述物料的重量比為1:1，研磨2Γ48小時，篩除氧化鋁球，得到金屬化膏劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的粘結(jié)劑由3 4%的乙基纖維素和96^97%的松油醇構(gòu)成。
全文摘要
一種高強度氧化鋁陶瓷金屬化膏劑及其制備方法，本發(fā)明的金屬化膏劑按照重量百分比由下述物質(zhì)構(gòu)成70~85%的鉬粉、5~15%的錳粉、5~15%的AL2O3粉、5~10%的二氧化硅粉、0.2~1.2%的氧化鈣、0.2~1.5%的氧化鎂、0.2~1.5%的氧化鋯粉、0.2~1.0%的二氧化鈦粉；制備方法是按以上比例將上述物質(zhì)分別放入烘箱，在100~110℃的溫度下烘干1~2小時；將鉬粉放入球磨機中，加入無水乙醇，研磨24~48小時，在100~110℃的溫度下烘干；將錳粉、AL2O3粉、二氧化硅粉、氧化鈣、氧化鎂、氧化鋯粉和二氧化鈦粉放入球磨機中，研磨4~6小時，加入磨好的鉬粉，繼續(xù)研磨36~48小時，得到上述物料的混粉；再向混粉中加入粘結(jié)劑，研磨24~48小時，得到金屬化膏劑。
文檔編號C04B41/88GK103172408SQ20131012632
公開日2013年6月26日 申請日期2013年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月12日
發(fā)明者畢軍, 邱志忠 申請人:錦州金屬陶瓷有限公司